RU2808865C1 - Aerodynamic profile of aircraft lifting element - Google Patents

Aerodynamic profile of aircraft lifting element Download PDF

Info

Publication number
RU2808865C1
RU2808865C1 RU2023121120A RU2023121120A RU2808865C1 RU 2808865 C1 RU2808865 C1 RU 2808865C1 RU 2023121120 A RU2023121120 A RU 2023121120A RU 2023121120 A RU2023121120 A RU 2023121120A RU 2808865 C1 RU2808865 C1 RU 2808865C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
profile
relative
points
chord
ordinate
Prior art date
Application number
RU2023121120A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Витальевич Селеменев
Константин Владимирович Смирнов
Original Assignee
Акционерное общество "Национальный центр вертолетостроения им. М.Л. Миля и Н.И. Камова" (АО "НЦВ Миль и Камов")
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Национальный центр вертолетостроения им. М.Л. Миля и Н.И. Камова" (АО "НЦВ Миль и Камов") filed Critical Акционерное общество "Национальный центр вертолетостроения им. М.Л. Миля и Н.И. Камова" (АО "НЦВ Миль и Камов")
Application granted granted Critical
Publication of RU2808865C1 publication Critical patent/RU2808865C1/en

Links

Abstract

FIELD: aircraft engineering.
SUBSTANCE: aerodynamic profile of the load-bearing element includes upper and lower contours formed by convex curves and their intersection points with given coordinates relative to the profile chord, and has a rounded leading edge.
EFFECT: improved aerodynamic characteristics of profiles for the middle and butt sections of propeller blades, improved flight data of the aircraft in hovering and forward flight, an acceptable low level of variable and constant loads in the load-bearing system, and aeroelastic stability in a wide range of flight speeds are achieved.
4 cl, 6 dwg, 1 tbl

Description

Область техники, к которой относится изобретениеField of technology to which the invention relates

Изобретение относится к области авиастроения, в частности, к аэродинамическому профилю для средних и комлевых сечений лопастей несущего винта и рулевого винта летательного аппарата.The invention relates to the field of aircraft construction, in particular, to an aerodynamic profile for the middle and butt sections of the main rotor blades and tail rotor of an aircraft.

Аэродинамический профиль НЦВ-1 несущего элемента летательного аппарата, как и другие известные профили аналогичного назначения, состоит из контуров верхней и нижней поверхности, описываемых набором их геометрических координат.The NCV-1 aerodynamic profile of the aircraft's load-bearing element, like other known profiles for similar purposes, consists of the contours of the upper and lower surfaces, described by a set of their geometric coordinates.

От геометрии верхней и нижней поверхности аэродинамического профиля, т.е. от формы контура, зависит характер его обтекания, т.е. распределение давления и скорости воздуха по этим поверхностям и, соответственно, распределение аэродинамических сил и моментов, возникающих на профиле при его обтекании. Таким образом, форма контура профиля определяет его аэродинамические характеристики при обтекании воздушным потоком.From the geometry of the upper and lower surfaces of the airfoil, i.e. the shape of the contour determines the nature of its flow, i.e. the distribution of pressure and air speed over these surfaces and, accordingly, the distribution of aerodynamic forces and moments arising on the airfoil as it flows around it. Thus, the shape of the profile contour determines its aerodynamic characteristics when flowing around with air flow.

Основные аэродинамические характеристики профилей, а именно коэффициент максимальной подъемной силы, коэффициент минимального лобового сопротивления, величина максимального аэродинамического качества, коэффициент момента тангажа при нулевой подъемной силе, положение аэродинамического фокуса, оказывают существенное влияние на максимальную несущую способность винта, на потребляемую им мощность на различных режимах полета, на уровень нагрузок в системе управления и устойчивость движения лопастей при работе винта.The main aerodynamic characteristics of airfoils, namely the coefficient of maximum lift force, the coefficient of minimum drag, the value of the maximum lift-to-drag ratio, the pitching moment coefficient at zero lift, the position of the aerodynamic focus, have a significant impact on the maximum load-bearing capacity of the propeller and on its power consumption in various modes flight, on the level of loads in the control system and the stability of the movement of the blades during propeller operation.

Уровень техникиState of the art

Известна аэродинамическая компоновка лопасти винтокрылого летательного аппарата с высоким качеством и низким уровнем шума (CN 101541634 В, В64С 27/467, публ. 17.07.2013). Поперечное сечение этой лопасти включает заднюю выпуклость. Разность между линией хорды поперечного сечения и линией выпуклости поперечного сечения увеличивается от передней кромки поперечного сечения до максимума между задней кромкой поперечного сечения и серединой линии хорды и уменьшается к задней кромке, образуя заднюю выпуклость лопасти. Задний изгиб создает большую подъемную силу с меньшим сопротивлением и замедляет срыв потока при высоких числах Маха.The aerodynamic configuration of a rotorcraft blade with high quality and low noise level is known (CN 101541634 B, B64C 27/467, published July 17, 2013). The cross section of this blade includes a rear convexity. The difference between the cross-sectional chord line and the cross-sectional camber line increases from the leading edge of the cross-section to a maximum between the trailing edge of the cross-section and the middle of the chord line and decreases towards the trailing edge, forming the trailing camber of the blade. The rear camber creates more lift with less drag and slows stall at high Mach numbers.

Известна лопасть рулевого винта вертолета (CN 101585413 А, В64С 27/32, В64С 27/467, В64С 27/473, публ. 25.11.2009), имеющая переднюю и заднюю кромки, расположенные напротив друг друга и вытянутые вдоль продольной оси лопасти; задняя кромка специальной формы взаимодействует с воздушным потоком при вращении винта; лопасть также имеет законцовку длина хорды которой на концевой части уменьшается от исходного сечения к внешнему в радиальном направлении.A helicopter tail rotor blade is known (CN 101585413 A, B64C 27/32, B64C 27/467, B64C 27/473, published November 25, 2009), having leading and trailing edges located opposite each other and elongated along the longitudinal axis of the blade; the specially shaped trailing edge interacts with the air flow when the propeller rotates; the blade also has a tip, the chord length of which at the end part decreases from the initial section to the outer one in the radial direction.

Известен аэродинамический профиль лопасти для несущего винта летательного аппарата и лопасть несущего винта с данным профилем (CN 1253532 A, В64С 11/18; В64С 27/467, публ. 17.05.2000). Профиль этой лопасти включает в себя верхнюю и нижнюю поверхности между передней и задней кромками, у которых геометрическое место равноудаленных от них точек определяет среднюю линию профиля. При этом значение отношения максимальной вогнутости средней линии к максимальной толщине линейно изменяется с относительной толщиной профиля и составляет 0,13-0,19 для относительной толщины профиля 7% (от хорды) и 0,18-0,24 для относительной толщины профиля 15% (от хорды). Полученный профиль обеспечивает повышенные рабочие характеристики несущего винта при малых величинах подъемной силы и высоких числах Маха.The aerodynamic profile of the blade for the main rotor of an aircraft and the main rotor blade with this profile are known (CN 1253532 A, B64C 11/18; B64C 27/467, published 05/17/2000). The profile of this blade includes the upper and lower surfaces between the leading and trailing edges, in which the geometric location of points equidistant from them determines the center line of the profile. In this case, the value of the ratio of the maximum concavity of the center line to the maximum thickness varies linearly with the relative thickness of the profile and is 0.13-0.19 for a relative profile thickness of 7% (from the chord) and 0.18-0.24 for a relative profile thickness of 15% (from the chord). The resulting profile provides increased rotor performance at low lift values and high Mach numbers.

Известно семейство аэродинамических профилей для лопастей винтокрылых летательных аппаратов, таких как вертолеты, и их воздушных винтов (US 4412664 A, В64С 27/467, публ. 01.11.1983). Распределение толщины и кривизны этих профилей вдоль хорды обеспечивает близкий к нулю коэффициент момента тангажа в широком диапазоне коэффициентов подъемной силы и нулевой коэффициент момента тангажа при числах Маха сечения около 0,80, что приводит к улучшению характеристик аэроупругой устойчивости летательного аппарата.A family of airfoils is known for the blades of rotary-wing aircraft, such as helicopters, and their propellers (US 4412664 A, B64C 27/467, published 01.11.1983). The distribution of the thickness and curvature of these profiles along the chord provides a close to zero pitch moment coefficient in a wide range of lift coefficients and a zero pitch moment coefficient at section Mach numbers of about 0.80, which leads to improved aeroelastic stability characteristics of the aircraft.

Упомянутые аэродинамические профили не обеспечивают оптимального сочетания аэродинамических характеристик и имеют конкретное применение в модельном ряду летательных аппаратов для решения определенного ограниченного круга задач.The mentioned aerodynamic profiles do not provide an optimal combination of aerodynamic characteristics and have a specific application in the model range of aircraft to solve a certain limited range of problems.

Известны принятые за прототип несимметричные профили серии NACA230XX с пятизначным цифровым обозначением, где последние две цифры XX - максимальная относительная толщина профиля в процентах его хорды (см., например, NACA Report No. 586, 1937, стр. 236; Кравец А.С., Характеристики авиационных профилей, М.-Л.: Оборонгиз, 1939, стр. 206-217; Ушаков Б.А. и др., Атлас аэродинамических характеристик профилей крыльев, М: БИТ НКАП при ЦАГИ, 1940, стр. 165-196; NACA Report №.824, 1945, стр. 101, 146-150). Эти профили широко применяются в конструкции лопастей вертолетов.The asymmetrical profiles of the NACA230XX series with a five-digit digital designation, accepted as a prototype, are known, where the last two digits XX are the maximum relative thickness of the profile as a percentage of its chord (see, for example, NACA Report No. 586, 1937, p. 236; Kravets A.S. , Characteristics of aviation profiles, M.-L.: Oborongiz, 1939, pp. 206-217; Ushakov B.A. et al., Atlas of aerodynamic characteristics of wing profiles, M: BIT NKAP at TsAGI, 1940, pp. 165-196 ; NACA Report No. 824, 1945, pp. 101, 146-150). These profiles are widely used in the design of helicopter blades.

Аэродинамические профили серии NACA230XX имеют вытянутую каплеобразную форму со скругленной передней кромкой, заостренной или затупленной задней кромкой, которые соединены между собой участками контуров верхней и нижней поверхностей профиля. Контуры этих профилей образованы непрерывными гладкими линиями с плавно меняющейся кривизной посредством наложения контуров симметричных профилей (соответствующей толщины) на среднюю линию (по нормали к ней), неизменную для всей серии профилей. Максимальная относительная толщина серии профилей расположена на 30% длины хорды профиля, а средняя линия имеет максимальную относительную вогнутость 2% (по осевой дуге) и расположена на 15% длины хорды профиля. Полученная таким образом форма контура профиля-прототипа NACA23012 определяет его аэродинамические характеристики при обтекании воздушным потоком.The NACA230XX series airfoils have an elongated teardrop shape with a rounded leading edge, a pointed or blunt trailing edge, which are connected by sections of the contours of the upper and lower surfaces of the profile. The contours of these profiles are formed by continuous smooth lines with smoothly varying curvature by superimposing the contours of symmetrical profiles (of appropriate thickness) on the middle line (normal to it), which is constant for the entire series of profiles. The maximum relative thickness of a series of profiles is located at 30% of the profile chord length, and the center line has a maximum relative concavity of 2% (along the axial arc) and is located at 15% of the profile chord length. The contour shape of the prototype NACA23012 profile thus obtained determines its aerodynamic characteristics when flowing around with air flow.

Недостатками профиля NACA23012 являются:The disadvantages of the NACA23012 profile are:

- сравнительно высокие величины коэффициента минимального лобового сопротивления профиля;- relatively high values of the minimum drag coefficient of the profile;

- малые значения аэродинамического качества в диапазоне числа Маха от 0,4 до 0,7;- low values of aerodynamic quality in the Mach number range from 0.4 to 0.7;

- сравнительно высокие величины коэффициента момента тангажа при нулевой подъемной силе профиля;- relatively high values of the pitch moment coefficient at zero airfoil lift;

- переменное по значениям числа Маха положение аэродинамического фокуса профиля.- variable position of the aerodynamic focus of the profile according to the Mach number values.

Раскрытие сущности изобретенияDisclosure of the invention

Техническая проблема, решаемая изобретением, состоит в разработке геометрии верхней и нижней поверхности контуров аэродинамического профиля НЦВ-1 несущего элемента летательного аппарата (далее - профиля) для средних и комлевых сечений лопастей, который при этом:The technical problem solved by the invention is to develop the geometry of the upper and lower surfaces of the contours of the NCV-1 aerodynamic profile of the aircraft's load-bearing element (hereinafter referred to as the profile) for the middle and butt sections of the blades, which:

- имеет большие величины коэффициента максимальный подъемной силы Суа max в диапазоне чисел Маха от 0,45 до 0,7 по сравнению с прототипом;- has large values of the maximum lift coefficient Суа max in the range of Mach numbers from 0.45 to 0.7 compared to the prototype;

- имеет меньшие величины коэффициента минимального лобового сопротивления Сха min в диапазоне чисел Маха от 0,3 до 0,7 по сравнению с прототипом;- has lower values of the minimum drag coefficient C xa min in the Mach number range from 0.3 to 0.7 compared to the prototype;

- имеет большие величины максимального аэродинамического качества Kmax в диапазоне чисел Маха от 0,4 до 0,7 по сравнению с прототипом;- has large values of the maximum aerodynamic quality K max in the range of Mach numbers from 0.4 to 0.7 compared to the prototype;

- имеет меньшие по модулю величины коэффициента момента тангажа Cmo при нулевой подъемной силе в диапазоне чисел Маха от 0,3 до 0,65 по сравнению с прототипом;- has a smaller absolute value of the pitch moment coefficient C mo at zero lift in the range of Mach numbers from 0.3 to 0.65 compared to the prototype;

- имеет более заднее положение аэродинамического фокуса в диапазоне чисел Маха от 0,3 до 0,8 по сравнению с прототипом.- has a more rearward aerodynamic focus position in the range of Mach numbers from 0.3 to 0.8 compared to the prototype.

Указанные аэродинамические характеристики профилей оказывают основное влияние на потребляемую несущими и рулевыми винтами мощность, на уровень нагрузок на элементы конструкции в забустерной части управления, на максимальную несущую способность, коэффициент полезного действия и параметры движения лопастей несущего винта, рулевого винта и других несущих поверхностей летательного аппарата.The indicated aerodynamic characteristics of the profiles have a major impact on the power consumed by the main and tail rotors, on the level of loads on the structural elements in the booster control part, on the maximum load-bearing capacity, efficiency and movement parameters of the main rotor blades, tail rotor and other load-bearing surfaces of the aircraft.

Технический результат применения изобретения заключается в улучшении основных аэродинамических характеристик профилей для средних и комлевых сечений лопастей винтов за счет применения разработанного контура профиля, обеспечивающего максимально возможное качество лопасти и винта в целом, как на режимах висения, так и в поступательном полете, приемлемый низкий уровень переменных и постоянных нагрузок в несущей системе, а также аэроупругую устойчивость в широком диапазоне скоростей полета.The technical result of the application of the invention is to improve the basic aerodynamic characteristics of profiles for the middle and butt sections of propeller blades through the use of a developed profile contour that ensures the highest possible quality of the blade and propeller as a whole, both in hovering modes and in forward flight, an acceptable low level of variables and constant loads in the supporting system, as well as aeroelastic stability over a wide range of flight speeds.

Для достижения технического результата предлагается аэродинамический профиль несущего элемента летательного аппарата, включающий верхний и нижний контуры, образованные выпуклыми кривыми и точками их пересечений с заданными координатами относительно хорды профиля, имеющий скругленную переднюю кромку, причем, относительные координаты линий контура , профиля, расположенные от передней кромки на относительных расстояниях , для заданной длины хорды и максимальной относительной толщины профиля определяются соотношениями (1), (2):To achieve a technical result, an aerodynamic profile of the aircraft's load-bearing element is proposed, including upper and lower contours formed by convex curves and their intersection points with given coordinates relative to the profile chord, having a rounded leading edge, and the relative coordinates of the contour lines , profiles located from the leading edge at relative distances , for a given chord length and maximum relative profile thickness are determined by relations (1), (2):

где:Where:

- относительная абсцисса точек контуров профиля, %; - relative abscissa of profile contour points, %;

- относительная ордината точек верхней линии контура профиля, %; - relative ordinate of the points of the upper line of the profile contour, %;

- относительная ордината точек нижней линии контура профиля, %; - relative ordinate of the points of the bottom line of the profile contour, %;

- относительная ордината точек средней линии профиля, %; - relative ordinate of the profile centerline points, %;

- относительная ордината точек симметричной составляющей верхнего и нижнего контуров профиля, %; - relative ordinate of the points of the symmetrical component of the upper and lower contours of the profile, %;

- максимальная относительная толщина профиля, %; - maximum relative profile thickness, %;

СМАХ - максимальная толщина профиля, м;C MAX - maximum profile thickness, m;

X - абсцисса точек профиля, м;X - abscissa of profile points, m;

YB - ордината точек верхней линии контура профиля, м;Y B - ordinate of points of the upper line of the profile contour, m;

YH - ордината точек нижней линии контура профиля, м;Y H - ordinate of points of the bottom line of the profile contour, m;

В - длина хорды профиля, м,B - profile chord length, m,

при этом значения отнесенных к длине хорды В профиля ординат , , расположенных от передней кромки на расстояниях , определяющих диапазон ординат , для максимальной относительной толщины профиля =10%, приведены ниже: in this case, the values of the ordinates related to the length of the chord B of the profile , , located from the leading edge at distances , defining the range of ordinates , for maximum relative profile thickness =10% are given below:

Кроме того, максимальная относительная толщина профиля составляет от 8 до 20%.In addition, the maximum relative profile thickness ranges from 8 to 20%.

При этом аэродинамический профиль несущего элемента летательного аппарата может иметь заостренную, затупленную или скругленную заднюю кромку.In this case, the aerodynamic profile of the aircraft's load-bearing element may have a pointed, blunt or rounded trailing edge.

Кроме того, аэродинамический профиль несущего элемента летательного аппарата допускает установку за задней кромкой профиля хвостовой пластины-триммера, имеющей в сечении форму прямоугольника или трапеции, в том числе криволинейной, длиной не более 15% хорды профиля без пластины, толщиной не более 1,5% хорды профиля, угол отгиба которой относительно хорды профиля находится в диапазоне от -5° до +10°.In addition, the aerodynamic profile of the aircraft's load-bearing element allows the installation behind the trailing edge of the profile of a tail trimmer plate having a cross-sectional shape of a rectangle or trapezoid, including a curved one, with a length of no more than 15% of the profile chord without a plate, and a thickness of no more than 1.5% profile chord, the bend angle of which relative to the profile chord is in the range from -5° to +10°.

Таким образом, достигается технический результат применения изобретения - улучшение основных аэродинамических характеристик профилей для средних и комлевых сечений лопастей винтов, за счет применения разработанного контура профиля, обеспечивающего максимально возможное качество лопасти и винта в целом, как на режимах висения, так и в поступательном полете, приемлемый низкий уровень переменных и постоянных нагрузок в несущей системе, а также аэроупругую устойчивость в широком диапазоне скоростей полета. Применение предлагаемого профиля позволяет повысить летно-технические и экономические характеристики, расширяет сферы применения и повышает конкурентоспособность летательного аппарата.Thus, the technical result of the application of the invention is achieved - improvement of the basic aerodynamic characteristics of profiles for the middle and butt sections of propeller blades, through the use of a developed profile contour that ensures the highest possible quality of the blade and propeller as a whole, both in hovering modes and in forward flight, an acceptable low level of variable and constant loads in the load-bearing system, as well as aeroelastic stability in a wide range of flight speeds. The use of the proposed profile makes it possible to improve the flight performance and economic characteristics, expand the scope of application and increase the competitiveness of the aircraft.

Краткое описание чертежейBrief description of drawings

Изобретение поясняется чертежами:The invention is illustrated by drawings:

Фиг. 1 - Вариант контура профиля и графики зависимостей геометрических характеристик профиля в процентах от длины хорды профиля для максимальной относительной толщины =10%.Fig. 1 - Variant of the profile contour and graphs of the geometric characteristics of the profile as a percentage of the length of the profile chord for the maximum relative thickness =10%.

Фиг. 2 - Графики зависимостей коэффициентов максимальной подъемной силы Суа max сравниваемых профилей от числа Маха.Fig. 2 - Graphs of the dependences of the coefficients of maximum lift force C max of the compared profiles on the Mach number.

Фиг. 3 - Графики зависимостей коэффициентов минимального лобового сопротивления Cxa min сравниваемых профилей от числа Маха.Fig. 3 - Graphs of the minimum drag coefficients C xa min of the compared profiles versus the Mach number.

Фиг. 4 - Графики зависимостей максимального аэродинамического качества Kmax сравниваемых профилей от числа Маха.Fig. 4 - Graphs of the dependences of the maximum aerodynamic quality K max of the compared profiles on the Mach number.

Фиг. 5 - Графики зависимостей коэффициентов момента тангажа, определенного относительно передней кромки профиля, Cm0 при нулевой подъемной силе сравниваемых профилей от числа Маха.Fig. 5 - Graphs of the dependences of the coefficients of the pitching moment, determined relative to the leading edge of the airfoil, C m0 at zero lift of the compared airfoils on the Mach number.

Фиг. 6 - Графики зависимостей относительных координат аэродинамического фокуса сравниваемых профилей от числа Маха.Fig. 6 - Graphs of the relative coordinates of the aerodynamic focus compared profiles on the Mach number.

Осуществление изобретенияCarrying out the invention

Предлагаемый профиль имеет скругленную переднюю кромку, заостренную, затупленную или скругленную заднюю кромку, соединенные между собой гладкими контурами верхней и нижней поверхностей профиля, передняя кромка выполнена с радиусом скругления, который плавно увеличивается вдоль хорды профиля длиной В так, что расстояние YB от хорды профиля по нормали к ней вверх до верхней части контура плавно возрастает от передней кромки профиля и в диапазоне координаты вдоль хорды X=0,3 ⋅ В - 0,4 ⋅ В достигает своего максимального значения, верхняя часть контура плавно переходит из выпуклой в вогнутую. Передняя кромка нижней поверхности профиля выполнена скругленной с радиусом кривизны по нижней части контура. Расстояние YH от хорды профиля до его нижней поверхности плавно увеличивается от передней кромки и достигает своего максимального значения при X=0,6 ⋅ В - 0,8 ⋅ В.The proposed profile has a rounded leading edge, a pointed, blunt or rounded trailing edge, interconnected by smooth contours of the upper and lower surfaces of the profile, the leading edge is made with a rounding radius that smoothly increases along the profile chord of length B so that the distance Y B from the profile chord normal to it up to the top of the contour gradually increases from the leading edge of the profile and in the range of coordinates along the chord X = 0.3 ⋅ V - 0.4 ⋅ V reaches its maximum value, the upper part of the contour smoothly passes from convex to concave. The front edge of the lower surface of the profile is made rounded with a radius of curvature along the lower part of the contour. The distance Y H from the profile chord to its lower surface gradually increases from the leading edge and reaches its maximum value at X = 0.6 ⋅ V - 0.8 ⋅ V.

Предлагаемый профиль относится к средним и комлевым сечениям лопасти и включает верхний и нижний контуры, образованные выпуклыми кривыми и точками их пересечений с заданными координатами относительно хорды профиля. Координаты выпуклых кривых отсчитываются от средней линии профиля: верхняя добавляется, нижняя вычитается.The proposed profile refers to the middle and butt sections of the blade and includes the upper and lower contours formed by convex curves and their intersection points with given coordinates relative to the profile chord. The coordinates of convex curves are measured from the profile midline: the upper one is added, the lower one is subtracted.

Относительные координаты линий контура , профиля, расположенные от передней кромки на относительных расстояниях , для заданной длины хорды и максимальной относительной толщины профиля определяются соотношениями (1), (2):Relative coordinates of contour lines , profiles located from the leading edge at relative distances , for a given chord length and maximum relative profile thickness are determined by relations (1), (2):

где:Where:

- относительная абсцисса точек контуров профиля, %; - relative abscissa of profile contour points, %;

- относительная ордината точек верхней линии контура профиля, %; - relative ordinate of the points of the upper line of the profile contour, %;

- относительная ордината точек нижней линии контура профиля, %; - relative ordinate of the points of the bottom line of the profile contour, %;

- относительная ордината точек средней линии профиля, %; - relative ordinate of the profile centerline points, %;

- относительная ордината точек симметричной составляющей верхнего и нижнего контуров профиля, %; - relative ordinate of the points of the symmetrical component of the upper and lower contours of the profile, %;

- максимальная относительная толщина профиля, %; - maximum relative profile thickness, %;

СМАХ - максимальная толщина профиля, м;C MAX - maximum profile thickness, m;

X - абсцисса точек профиля, м;X - abscissa of profile points, m;

YB - ордината точек верхней линии контура профиля, м;Y B - ordinate of points of the upper line of the profile contour, m;

YH - ордината точек нижней линии контура профиля, м;Y H - ordinate of points of the bottom line of the profile contour, m;

В - длина хорды профиля, м.B is the length of the profile chord, m.

В таблице 1 (в первом, втором и третьем столбцах) приведены значения относительных абсцисс точек контуров профиля и соответствующие им относительные ординаты точек средней линии профиля и диапазоны ординат точек симметричной составляющей верхнего и нижнего контуров профиля . Расчет диапазонов относительных ординат точек верхней и нижней линии контура профиля выполняется по соотношениям (1), (2) соответственно. Пример расчета для заданной максимальной относительной толщины профиля =10% приведен в таблице 1 (в четвертом и пятом столбцах). Table 1 (in the first, second and third columns) shows the values of the relative abscissas of the profile contour points and the corresponding relative ordinates of the profile centerline points and ranges of ordinates of points of the symmetrical component of the upper and lower contours of the profile . Calculation of ranges of relative ordinates of points of the upper and lower line of the profile contour is fulfilled according to relations (1), (2), respectively. Calculation example for a given maximum relative profile thickness =10% is given in Table 1 (in the fourth and fifth columns).

Размерность величин CMAX, X, YB, YH, В, при построении профиля, может быть выбрана не только в метрах, но и в других единицах измерения длины.The dimensions of the values C MAX , X, Y B , Y H , B, when constructing a profile, can be selected not only in meters, but also in other units of length.

Возможно построение координат серии профилей различной толщины. При этом величины , в таблице 1 остаются неизменными, а величины рассчитываются по соотношениям (1), (2) соответственно для максимальной относительной толщины профиля заданной в диапазоне от 8 до 20%.It is possible to construct the coordinates of a series of profiles of various thicknesses. At the same time, the values , in table 1 remain unchanged, and the values are calculated according to relations (1), (2) respectively for the maximum relative thickness of the profile set in the range from 8 to 20%.

Размерные величины X, YСР, YСИМ, YB, YH получаются умножением относительных величин на заданную размерную величину В длины хорды профиля.Dimensional values X, Y SR , Y SIM , Y B , Y H are obtained by multiplying the relative values to a given dimensional value B of the profile chord length.

Геометрическая форма контура профиля (фиг. 1) определяет его аэродинамические характеристики при обтекании воздушным потоком. Аэродинамические характеристики предлагаемого профиля, полученные методами вычислительной гидродинамики, проиллюстрированы на графиках (фиг. 2-6) в сопоставлении с характеристиками профиля-прототипа NACA23012. На графиках пунктирной линией обозначены характеристики профиля - прототипа NACA23012, сплошной линией обозначены характеристики предлагаемого профиля.The geometric shape of the profile contour (Fig. 1) determines its aerodynamic characteristics when flowing around with air flow. The aerodynamic characteristics of the proposed profile, obtained by computational fluid dynamics methods, are illustrated in graphs (Fig. 2-6) in comparison with the characteristics of the prototype NACA23012 profile. In the graphs, the dotted line indicates the characteristics of the prototype NACA23012 profile, and the solid line indicates the characteristics of the proposed profile.

На фиг. 1 представлен вариант контура профиля и графики зависимостей геометрических характеристик профиля в процентах от длины хорды профиля для максимальной относительной толщины =10%, где:In fig. Figure 1 shows a variant of the profile contour and graphs of the geometric characteristics of the profile as a percentage of the profile chord length for the maximum relative thickness =10%, where:

YСР - ордината точек средней линии профиля;Y CP - ordinate of the profile center line points;

YСИМ - ордината точек симметричной составляющей верхнего и нижнего контуров профиля;Y SIM - ordinate of the points of the symmetrical component of the upper and lower contours of the profile;

YB - ордината точек верхней линии контура профиля;Y B - ordinate of the points of the upper line of the profile contour;

YH - ордината точек нижней линии контура профиля;Y H - ordinate of points of the bottom line of the profile contour;

В - длина хорды профиля;B is the length of the profile chord;

- максимальная относительная толщина профиля, %; - maximum relative profile thickness, %;

- относительная абсцисса точек контуров профиля, %; - relative abscissa of profile contour points, %;

- относительная ордината точек контуров профиля, %; - relative ordinate of profile contour points, %;

- относительная ордината точек средней линии профиля, %; - relative ordinate of the profile centerline points, %;

- относительная ордината точек симметричной составляющей верхнего и нижнего контуров профиля, %. - relative ordinate of the points of the symmetrical component of the upper and lower contours of the profile, %.

На фиг. 2 представлены графики зависимостей коэффициентов максимальной подъемной силы Суа max сравниваемых профилей от числа Маха. Предлагаемый профиль превосходит профиль NACA23012 по максимальной подъемной силе при числах Маха выше 0,45.In fig. Figure 2 shows graphs of the maximum lift coefficients C yа max of the compared profiles as a function of the Mach number. The proposed profile is superior to the NACA23012 profile in terms of maximum lift at Mach numbers above 0.45.

На фиг. 3 представлены графики зависимостей коэффициентов минимального лобового сопротивления Сха min сравниваемых профилей от числа Маха. Минимальное лобовое сопротивление предлагаемого профиля ниже минимального лобового сопротивления профиля NACA23012, в диапазоне чисел Маха от 0,3 до 0,7 в среднем на 12%.In fig. Figure 3 shows graphs of the minimum drag coefficients C x min of the compared profiles as a function of the Mach number. The minimum drag of the proposed profile is lower than the minimum drag of the NACA23012 profile, in the range of Mach numbers from 0.3 to 0.7 by an average of 12%.

На фиг. 4 представлены графики зависимостей максимального аэродинамического качества Kmax сравниваемых профилей от числа Маха. Величины максимального аэродинамического качества предлагаемого профиля выше, чем профиля NACA23012, в диапазоне чисел Маха от 0,4 до 0,7 в среднем на 24%.In fig. Figure 4 shows graphs of the dependences of the maximum aerodynamic quality Kmax of the compared profiles on the Mach number. The values of the maximum aerodynamic quality of the proposed profile are higher than those of the NACA23012 profile, in the range of Mach numbers from 0.4 to 0.7 by an average of 24%.

На фиг. 5 представлены графики зависимостей коэффициентов момента тангажа, определенного относительно передней кромки профиля, Сто при нулевой подъемной силе сравниваемых профилей от числа Маха. Предлагаемый профиль имеет меньшие значение момента тангажа при нулевой подъемной силе, чем профиль NACA23012, в диапазоне чисел Маха от 0,3 до 0,65.In fig. Figure 5 shows graphs of the dependences of the coefficients of the pitching moment determined relative to the leading edge of the airfoil, C t o at zero lift of the compared airfoils on the Mach number. The proposed airfoil has lower zero-lift pitching moment values than the NACA23012 airfoil in the Mach number range of 0.3 to 0.65.

На фиг. 6 представлены графики зависимостей относительных координат аэродинамического фокуса сравниваемых профилей от числа Маха. Предлагаемый профиль имеет более заднее положение фокуса, чем профиль NACA23012, в диапазоне чисел Маха от 0,3 до 0,8, что способствует повышению аэроупругой устойчивости движения лопастей в широком диапазоне скоростей полета.In fig. 6 shows graphs of the relative coordinates of the aerodynamic focus compared profiles on the Mach number. The proposed profile has a more rearward focus position than the NACA23012 profile, in the Mach number range from 0.3 to 0.8, which improves the aeroelastic stability of the blade motion over a wide range of flight speeds.

Таким образом, предлагаемый аэродинамический профиль НЦВ-1 несущего элемента летательного аппарата, спроектированный в соответствии с сущностью данного изобретения, имеет по сравнению с профилем-прототипом NACA23012 преимущества в основных аэродинамических характеристиках в определенных диапазонах чисел Маха, а именно, превосходит по максимальной подъемной силе, снижено лобовое сопротивление, увеличены значения максимального аэродинамического качества, достигаются меньшие значения момента тангажа при нулевой подъемной силе, повышена аэроупругая устойчивость движения лопастей в широком диапазоне скоростей полета.Thus, the proposed aerodynamic profile NTsV-1 of the load-bearing element of the aircraft, designed in accordance with the essence of this invention, has, in comparison with the prototype profile NACA23012, advantages in the main aerodynamic characteristics in certain ranges of Mach numbers, namely, it exceeds the maximum lift force, The drag is reduced, the values of the maximum lift-to-drag ratio are increased, lower values of the pitching moment are achieved at zero lift, and the aeroelastic stability of the movement of the blades is increased in a wide range of flight speeds.

Предлагаемый аэродинамический профиль несущего элемента летательного аппарата допускает установку за задней кромкой профиля хвостовой пластины-триммера, имеющей в сечении форму прямоугольника или трапеции, в том числе криволинейной, длиной не более 15% хорды профиля без пластины, толщиной не более 1,5% хорды профиля, угол отгиба которой относительно хорды профиля находится в диапазоне от -5° до +10°.The proposed aerodynamic profile of the aircraft's load-bearing element allows the installation behind the trailing edge of the profile of a tail trimmer plate having a cross-sectional shape of a rectangle or trapezoid, including a curved one, with a length of no more than 15% of the profile chord without a plate, and a thickness of no more than 1.5% of the profile chord , the bend angle of which relative to the profile chord is in the range from -5° to +10°.

При производстве лопастей с использованием разработанного семейства аэродинамических профилей планируется применять современные материалы и технологии.In the production of blades using the developed family of aerodynamic profiles, it is planned to use modern materials and technologies.

Claims (20)

1. Аэродинамический профиль несущего элемента летательного аппарата, включающий верхний и нижний контуры, образованные выпуклыми кривыми и точками их пересечений с заданными координатами относительно хорды профиля, имеющий скругленную переднюю кромку, отличающийся тем, что относительные координаты выпуклых кривых , профиля, расположенные от передней кромки на относительных расстояниях , отсчитываются от средней линии профиля для заданной длины хорды и максимальной относительной толщины профиля и определяются соотношениями (1), (2)1. An aerodynamic profile of the supporting element of an aircraft, including upper and lower contours formed by convex curves and points of their intersections with given coordinates relative to the chord of the profile, having a rounded leading edge, characterized in that the relative coordinates of the convex curves , profiles located from the leading edge at relative distances , are measured from the profile centerline for a given chord length and maximum relative profile thickness and are determined by relations (1), (2) гдеWhere - относительная абсцисса точек контуров профиля, %; - relative abscissa of profile contour points, %; - относительная ордината точек верхней линии контура профиля, %; - relative ordinate of the points of the upper line of the profile contour, %; - относительная ордината точек нижней линии контура профиля, %; - relative ordinate of the points of the bottom line of the profile contour, %; - относительная ордината точек средней линии профиля, %; - relative ordinate of the profile centerline points, %; - относительная ордината точек симметричной составляющей верхнего и нижнего контуров профиля, %; - relative ordinate of the points of the symmetrical component of the upper and lower contours of the profile, %; - максимальная относительная толщина профиля, %; - maximum relative profile thickness, %; СМАХ - максимальная толщина профиля, м;C MAX - maximum profile thickness, m; X - абсцисса точек профиля, м;X - abscissa of profile points, m; YB - ордината точек верхней линии контура профиля, м;Y B - ordinate of points of the upper line of the profile contour, m; YH - ордината точек нижней линии контура профиля, м;Y H - ordinate of points of the bottom line of the profile contour, m; В - длина хорды профиля, м,B - profile chord length, m, при этом значения отнесенных к длине хорды В профиля ординат , , расположенных от передней кромки на расстояниях , определяющих диапазон ординат , для максимальной относительной толщины профиля =10%, приведены ниже in this case, the values of the ordinates related to the length of the chord B of the profile , , located from the leading edge at distances , defining the range of ordinates , for maximum relative profile thickness =10%, given below 2. Аэродинамический профиль несущего элемента летательного аппарата по п. 1, отличающийся тем, что максимальная относительная толщина профиля составляет от 8 до 20%.2. The aerodynamic profile of the supporting element of the aircraft according to claim 1, characterized in that the maximum relative thickness of the profile ranges from 8 to 20%. 3. Аэродинамический профиль несущего элемента летательного аппарата по любому из пп. 1 и 2, отличающийся тем, что может иметь заостренную, затупленную или скругленную заднюю кромку.3. The aerodynamic profile of the supporting element of the aircraft according to any one of paragraphs. 1 and 2, characterized in that it may have a pointed, blunt or rounded rear edge. 4. Аэродинамический профиль несущего элемента летательного аппарата по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что допускает установку за задней кромкой профиля хвостовой пластины-триммера, имеющей в сечении форму прямоугольника или трапеции, в том числе криволинейной, длиной не более 15% хорды профиля без пластины, толщиной не более 1,5% хорды профиля, угол отгиба которой относительно хорды профиля находится в диапазоне от -5° до +10°.4. The aerodynamic profile of the supporting element of the aircraft according to any one of paragraphs. 1-3, characterized in that it allows installation behind the trailing edge of the profile of a tail trimmer plate having a cross-sectional shape of a rectangle or trapezoid, including curved, with a length of no more than 15% of the profile chord without a plate, with a thickness of no more than 1.5% of the chord profile, the bend angle of which relative to the profile chord is in the range from -5° to +10°.
RU2023121120A 2023-08-11 Aerodynamic profile of aircraft lifting element RU2808865C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2808865C1 true RU2808865C1 (en) 2023-12-05

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4412664A (en) * 1982-06-25 1983-11-01 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Family of airfoil shapes for rotating blades
RU2123453C1 (en) * 1996-12-15 1998-12-20 Центральный аэрогидродинамический институт им.проф.Н.Е.Жуковского Propeller blade
FR2765187A1 (en) * 1997-06-25 1998-12-31 Onera (Off Nat Aerospatiale) BLADE PROFILE FOR AIRCRAFT ROTATING AIRCRAFT AND BLADE FOR ROTATING AIRCRAFT WITH SUCH A PROFILE
US10137976B2 (en) * 2015-07-03 2018-11-27 Airbus Helicopters Deutschland GmbH Airfoils for rotor blades of rotary wing aircrafts
RU2752502C1 (en) * 2020-12-18 2021-07-28 Акционерное общество "Национальный центр вертолетостроения им. М.Л. Миля и Н.И. Камова" (АО "НЦВ Миль и Камов") Aerodynamic profile of the aircraft carrier element

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4412664A (en) * 1982-06-25 1983-11-01 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Family of airfoil shapes for rotating blades
RU2123453C1 (en) * 1996-12-15 1998-12-20 Центральный аэрогидродинамический институт им.проф.Н.Е.Жуковского Propeller blade
FR2765187A1 (en) * 1997-06-25 1998-12-31 Onera (Off Nat Aerospatiale) BLADE PROFILE FOR AIRCRAFT ROTATING AIRCRAFT AND BLADE FOR ROTATING AIRCRAFT WITH SUCH A PROFILE
US10137976B2 (en) * 2015-07-03 2018-11-27 Airbus Helicopters Deutschland GmbH Airfoils for rotor blades of rotary wing aircrafts
RU2752502C1 (en) * 2020-12-18 2021-07-28 Акционерное общество "Национальный центр вертолетостроения им. М.Л. Миля и Н.И. Камова" (АО "НЦВ Миль и Камов") Aerodynamic profile of the aircraft carrier element

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"Справочник Авиационных Профилей" [он-лайн справочник] согласно INTERNET ARCHIVE [25.06.2022]. Найдено в Интернет [найдено 23.08.2023]: http://web.archive.org/web/20220625173231/http://kipla.kai.ru/liter/Spravochnic_avia_profiley.pdf. *
А.С. Кравец, "Характеристики авиационных профилей", Mосква-Ленинград: Оборонгиз, 1939. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11511851B2 (en) Wing tip with optimum loading
US20190322354A1 (en) Lifting surfaces and associated method
US5395071A (en) Airfoil with bicambered surface
CA2372166C (en) Aircraft wing and fuselage contours
US6578798B1 (en) Airlifting surface division
US9061758B2 (en) Noise and performance improved rotor blade for a helicopter
US9932960B2 (en) Rotor blade of a wind turbine
US8066219B2 (en) Anhedral tip blades for tiltrotor aircraft
AU2017261498A1 (en) Improved wing configuration
US20040061029A1 (en) High efficiency tip vortex reversal and induced drag reduction
US8448893B2 (en) Laminar flow wing optimized for transonic cruise aircraft
US11225316B2 (en) Method of improving a blade so as to increase its negative stall angle of attack
WO2011087475A9 (en) Laminar flow wing optimized for supersonic and high subsonic cruise aircraft
US5112120A (en) Natural flow wing
RU2808865C1 (en) Aerodynamic profile of aircraft lifting element
US11148794B2 (en) Method of determining an initial leading edge circle of airfoils of a blade and of improving the blade in order to increase its negative stall angle of attack
RU2808523C1 (en) Aerodynamic profile of aircraft lifting element
RU2808522C1 (en) Aerodynamic profile of aircraft lifting element
RU2145293C1 (en) Propeller blade and aerofoil profile of blade (versions)
RU2123453C1 (en) Propeller blade
KR100921574B1 (en) Rotor Blade Airfoil of Helicopter
RU2762464C1 (en) Aerodynamic profile of the aircraft carrier
RU2752502C1 (en) Aerodynamic profile of the aircraft carrier element
Fortin Aerodynamic Review of Alternatives to Classical Elliptic Spanwise Loadings